DE608712C

DE608712C - Schalter oder Sicherung mit Lichtbogenloeschung durch Dampf

Info

Publication number: DE608712C
Application number: DES108903D
Authority: DE
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1932-04-15
Filing date: 1933-04-02
Publication date: 1935-01-30
Also published as: US2082028A; DE607516C; GB400838A; DE608711C

Description

Swbt. Ind. fügexidom

15 Γ3B. 1935

AUSGEGEBEN AM
30. JANUAR 1935

Die Erfindung betrifft einen Schalter oder eine Sicherung mit Lichtbogenlöschung durch Gas, das unter Einwirkung des Lichtbogens aus einem festen Stoff entwickelt wird, insbesondere durch Dampf, der durch den Lichtbogen aus Borsäure, Ammoniumalaun oder einem ähnlichen festen Stoff mit chemisch gebundenem Wasser nach Patent 607 516 entwickelt wird. Damit bei derartigen Schaltern oder Sicherungen die Löschwirkung, die auf der Entionisierung des Lichtbogenraumes durch die aus dem festen Stoff entwickelten Gase oder Dämpfe beruht, bei kleinen Strömen und schwachen Lichtbögen eintritt, muß dafür gesorgt werden, daß der Lichtbogen mit dem festen Stoff in enge Berührung kommt. Zu diesem Zweck wird ein Kanal in einem aus dem festen Stoff gebildeten Körper, in den der Lichtbogen durch eine bewegliche Stabelektrode hineingezogen wird, so ausgebildet, daß er die Elektrode eng umgibt. Bei größeren Strömen, die eine bedeutend stärkere Gas- oder Dampf entwicklung verursachen, besteht dann aber die Gefahr, daß der Schalter oder die Sicherung durch den hohen Druck zersprengt wird, der in dem. Kanal des aus dem Gas oder' Dampf abgebenden Stoff gebildeten Körpers entsteht. Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, diese Gefahr zu beseitigen und einen Schalter oder eine Sicherung der genannten Art zum Unterbrechen kleiner und großer Ströme gleich, gut geeignet zu machen, d.h. den Strombereich, für den der Schalter oder die Sicherung brauchbar ist, zu vergrößern.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß der Kanal in dem aus dem festen Stoff gebildeten Körper, in den der Lichtbogen durch die im Kanal befindliche bewegliche Stabelektrode hineingezogen wird, an dem Ende, an dem die aus dem Kanal herausragende bewegliche Elektrode eine feste Gegenelektrode berührt oder über einen Schmelzstreifen angeschlossen ist und der Abschaltlichtbogen entsteht, trichterförmig erweitert. Ferner wird gleichzeitig die Ausschaltgeschwindigkeit der beweglichen Elektrode durch entsprechende Wahl der bewegten Masse und der Ausschaltkraft so bemessen, daß erst nach Verlauf von mindestens einer Halbwelle

*) Früheres Zusatzpatent 608 711

des zu unterbrechenden Wechselstromes die Spitze der Stabelektrode aus der kurzen, trichterförmigen Erweiterung des Kanals in den längeren, engeren Teil des Kanals hinein-S gezogen wird.

Bei Unterbrechung hoher Ströme durch • den Schalter oder die Sicherung, z. B. im Kurzschlußfall, kommt dann der starke Lichtbogen während einer Halbwelle zunächst mit ίο, der Wandung im erweiterten Teil des Kanals in Berührung. Dabei wird eine ausreichende Gas- oder Dampfmenge entwickelt, um die Löschung des Lichtbogens beim Stromnulldurchgang herbeizuführen und ein Wiederzünden des Lichtbogens bei wiederkehrender Spannung nach dem Stromnulldurchgang zu verhindern. Der Lichtbogen ist also erloschen, wenn nach Verlauf von mindestens einer Halbwelle die Spitze der Stabelektrode in den engeren Teil des Kanals hineingezogen wird, und es wird in diesem Teil des Kanals kein den Schalter oder die. Sicherung gefährdender Druck gebildet. Dadurch, daß der starke Lichtbogen in der kurzen, trichterförmigen Erweiterung des Kanals nur mit einer verhältnismäßig kleinen Fläche des Gas oder Dampf abgebenden Stoffes in Berührung kommt, findet eine Gas- oder Dampfentwicklung statt, die zwar ausreicht, um den Lichtbogen zu löschen, die aber keine übermäßige, den Schalter oder die Sicherung gefährdende Druckbildung zur Folge hat.

Bei kleineren Strömen kommen die dann schwächeren Lichtbogen nicht mehr mit der Wandung des Kanals in der trichterförmigen Erweiterung so eng in Berührung, daß in diesem Teil des Kanals eine zur Löschung des Lichtbogens ausreichende Gas- oder Dampfmenge entwickelt wird. Infolgedessen besteht der Lichtbogen noch, wenn die Spitze der Stabelektrode aus der trichterförmigen Er^ Weiterung des Kanals in den längeren, engeren Teil· des Kanals hineingezogen wird. In diesem Teil des Kanals kommt nun der Lichtbogen +5 mit der Kanalwandung so eng in Berührung, daß die zur Löschung des Lichtbogens erforderliche Gas- oder Dampf entwicklung aus dem festen Stoff heraus stattfindet, der die Wandung des Kanals bildet. Je schwächer der Lichtbogen ist, um so weiter wird der Lichtbogen in den Kanal hineingezogen, bis er erlischt. Dabei kommt der Lichtbogen in dem Kanal auf größere Lange mit dem Gas oder Dampf abgebenden Stoff in Berührung und entwickelt die für seine Löschung erforderliche Gas- oder Dampfmenge.

In den Fig. 1 bis 3 sind Ausführungsbeispiele nach der Erfindung dargestellt.

Fig. ι zeigt eine Sicherung, deren aus Isoliermaterial bestehendes Rohr mit 10 bezeichnet ist. Auf den Enden des Rohres sind Mctallhülsen 11 und 12 aufgeschraubt, die zum Anschluß der Sicherung dienen und in fest angeordnete Kontaktfedern eingeschoben werden. Auf die untere Metallhülse 12 ist eine Metallkappe 13 aufgeschraubt. Auf den abgesetzten Teil der oberen Metallhülse 11 ist ein Metallrohr 14 aufgeschoben, in welchem Metallringe 51 und 16 aufeinandergeschichtet sind. Die Ringe 16 haben einen kleineren äußeren Durchmesser als die Ringe 15, so daß sie die innere Wand des Rohres 14 nicht berühren. Mittels Schrauben 17, die durch die Ringe 15 und 16 hindurchgehen und in dem oberen, sich nach innen zu verbreiternden Teil der Metallhüllse 11 eingeschraubt sind, wird ein Deckel iS auf den Metallzylinder 14 derart gepreßt, daß der Metallzylinder 14 mit der Metallhülse 11 fest verbunden ist. Der Deckel 18 hat eine mittlere Öffnung, die durch eine eingelegte Metallscheibe 19 verschlossen sein kann. In dem Sicherungsrohr 10 befindet sich ein an der inneren W^Tandung des Sicherungsrohres anliegendes Metallrohr 20, dessen unteres, nach außen umgebogenes Ende zwischen der unteren Metallhülse 12 und der Kappe 13 festgeklemmt ist. Auf dem oberen, nach innen umgebogenen Ende des Metallrohres 20 liegt eine Metalls cheibe 21 auf, die eine aus ein- _t zelnen z. B. aus Borsäure bestehenden Scheiben 22 gebildete Säule trägt. Die Metallscheibe 21 und die Scheiben 22 besitzen übereinanderliegende mittlere Bohrungen. Die Bohrungen der unteren Scheiben 22 bilden einen längeren, engen Kanal, der eine bewegliehe Elektrode 23 eng umgibt. Am oberen Ende der aus den Scheiben 22 gebildeten Säule erweitert sich der Kanal trichterförmig. Das untere Ende der beweglichen Elektrode 23 ist in eine Scheibe 24 eingeschraubt. ioo Die Scheibe 24 ist mittels biegsamer Strombänder 25 mit dem Metallrohr 20 und damit mit der zum Anschluß der Sicherung dienenden Metallhülse 12 verbunden. An dem oberen Ende der beweglichen Elektrode 23 befindet sich ein Schmelzstreifen 26, der mittels einer Schraube 27 auf einem Steg 28 der Metallhülse 11 befestigt ist und dessen Querschnitt bei 29 geschwächt ist. Der Schmelzstreifen 26 hält die Elektrode 23 gegen eine gespannte Feder30 fest, die.zwischen den Scheiben21 und 24 angeordnet ist.

Schmilzt bei Überstrom der Schmelzstreifen an der Stelle 29 durch, so bewegt die gespannte Ausschaltfeder 30 die Elektrode 23 abwärts. Die Masse der Elektrode 23, die aus einem dicken Kupferstab besteht, und die Kraft der Ausschaltfeder 30 ist nun so gewählt, daß die Geschwindigkeit, mit der die Elektrode 23 abwärts bewegt wird, so groß ist, daß bei Unterbrechung eines hohen Überstromes der starke Lichtbogen in der trichter-

förmigen Erweiterung des Kanals durch den aus der Wandung des Kanals abgegebenen Dampf innerhalb einer Halbperiode gelöscht ist, bevor die Spitze der Elektrode 23 in den engeren Teil des Kanals hineingezogen wird. Schwächere Lichtbögen, bei denen infolge ungenügender Berührung mit der Kanalwandung nicht genügend Dampf zur Lichtbogenlöschung in der trichterförmigen Erweiterung des Kanals entwickelt wird, werden mit der Elektrodenspitze in den engeren Teil des Kanals hineingezogen und kommen dann in diesem Teil des Kanals mit dem Dampf abgebenden Stoff in so enge Berührung, daß genügend Dampf zu ihrer Löschung entwickelt wird. Je schwächer der Lichtbogen ist, um so weiter wird er in den Kanal 'hineingezogen. Die Dämpfe gelangen nach Durchwirbelung und Entionisierung des Lichtbogenraumes in den aus den Scheiben 15 und 16 gebildeten Kondensator hinein und werden dort niedergeschlagen, so daß der bei der Entwicklung der Dämpfe in der Sicherung entstehende Druck beseitigt wird. Bei Wiederherstellung ^der Sicherung wird zweckmäßig die Elektrode 23 gegen eine andere Elektrode ausgewechselt, deren Schmelzstreifen nach Spannen der Ausschaltfeder 30 an dem Steg 28 festgeschraubt wird.

In Fig. 2 und 3 handelt es sich im wesentlichen um die gleiche Schalteinrichtung. Es besteht hier der Unterschied, daß die bewegliche Elektrode 23 nicht mittels eines Schmelzstreifens an dem Steg 28 der Metallhülse 11 befestigt ist, sondern daß auf- dem Steg 28 Kontaktfedern 31 angeordnet sind, die die Elektrode 23 berühren. Dadurch wird die Schalteinrichtung nach Fig. 1 zu einem Schalter. Bei den Schaltern nach Fig. 2 und 3 reichen die aus Borsäure bestehenden Scheiben 22 bis auf den Boden der unteren Metallhülse 12, und die Abwärtsbewegung des Schaltstiftes 23 erfolgt anstatt durch eine Feder durch ein an der Elektrode angebrachtes Gewicht 32, das durch eine Verklinkung gegen Herabfallen gesichert ist. Mit dem aus Metall bestehenden 'Gewicht 32 ist die Metallhülse 12 mittels einer biegsamen Stromleitung 33 verbunden.

Bei dem Schalter nach Fig. 2 wird das Gewicht 32 durch eine bei 34 drehbar gelagerte Klinke 3 5 festgehalten, deren über den Drehpunkt hinaus verlängertes und rechtwinklig abgebogenes Ende 36 einen Anker für den Auslösemagneten 37 bildet. Bei Überstrom zieht der im Nebenschluß zur Sicherung liegende Magnet 37 den Anker 36 an, wodurch die Klinke entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht wird und das Gewicht 32 freigibt. .

Bei dem Schalter nach Fig. 3 wird das Gewicht 3 2 durch eine Klinke 38 festgehalten, die bei 39 drehbar gelagert ist. Eiii Schmelzstreifen 40, dessen eines Ende an. einem an der Hülse 12 angebrachten Arm 41 "isoliert befestigt ist und dessen anderes Ende an der über den Drehpunkt 39 hinaus verlängerten Klinke 38 angreift, hält die Klinke gegen eine Feder 42 in der gezeichneten Stellung fest. Der Schmelzstreifen 40, der wie der Auslösemagnet 37 in Fig. 2 im Nebenschluß · zur Sicherung liegt, ist so bemessen, daß er bei dem Überstrom durchbrennt, bei dem der Schalter ausschalten soll. Die Feder 42 dreht dann die Klinke 38 linksherum, so daß das Gewicht 32 freigegeben wird und die bewegliche Elektrode 23 abwärts bewegt.

Dadurch, daß die Masse des bei den Schaltern in Fig. 2 und 3 verwendeten Gewichtes 32 so bemessen wird, daß die gleiche Ausschaltgeschwindigkeit wie bei der Sicherung nach Fig. 1 erreicht wird, ist die Wirkungsweise der Schalter die gleiche, wie sie bei der Sicherung nach. Fig. r beschrieben ist.

Claims

Patentansprüche:

i. Schalter oder Sicherung mit Lichtbogenlöschung durch Dampf, der unter der Einwirkung des Lichtbogens aus einem festen Stoff mit chemisch gebundenem Wasser, insbesondere Borsäure und Ammoniumalaun, entwickelt wird, nach Patent 607 516, dadurch gekennzeichnet, daß der aus dem festen Stoff gebildete Kanal, in den der Lichtbogen durch eine im Kanal befindliche bewegliche Stabelektrode hineingezogen wird, an dem Ende, an dem die aus dem Kanal herausragende bewegliche Elektrode eine feste Gegenelektrode berührt oder über einen Schmelzstreifen angeschlossen ist und der Abschaltlichtbogen entsteht, trichterförmig erweitert too ist und daß gleichzeitig die Ausschaltgeschwindigkeit der beweglichen Elektrode durch entsprechende Wahl der bewegten Masse und der Ausschaltkraft so bemessen ist, daß erst nach Verlauf von mindestens einer Halbwelle des zu unterbrechenden Wechselstromes die Spitze der Stabelektrode aus der kurzen, trichterförmigen Erweiterung des Kanals in den längeren, engeren Teil des Kanals hineingezogen wird.
2. Anordnung nach Anspruch r, jedoch für einen Schalter oder eine Sicherung, bei welchen ein Stoff verwendet ist, der unter der Einwirkung des Lichtbogens Gas entwickelt.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen